EP4201244A1 - Klimatisierungsvorrichtung fuer einen helm - Google Patents

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Publication number
EP4201244A1
EP4201244A1 EP21000364.6A EP21000364A EP4201244A1 EP 4201244 A1 EP4201244 A1 EP 4201244A1 EP 21000364 A EP21000364 A EP 21000364A EP 4201244 A1 EP4201244 A1 EP 4201244A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
helmet
air
heat pump
air conditioning
fan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21000364.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Aline Klippel
Alexander Timm
Maximilian Göppert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Original Assignee
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International GmbH filed Critical Mahle International GmbH
Priority to EP21000364.6A priority Critical patent/EP4201244A1/de
Priority to PCT/EP2022/086182 priority patent/WO2023117700A1/de
Publication of EP4201244A1 publication Critical patent/EP4201244A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/28—Ventilating arrangements
    • A42B3/286—Ventilating arrangements with forced flow, e.g. by a fan
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/28—Ventilating arrangements
    • A42B3/285—Ventilating arrangements with additional heating or cooling means

Definitions

  • the invention relates to an air conditioning device for a helmet, a helmet with an air conditioning device, and a method for operating an air conditioning device according to the species of the independent patent claims.
  • thermoelectric heat pump From the US6954944B2 a helmet device is known which is air-conditioned by means of a thermoelectric heat pump.
  • the heat pump is located either inside the helmet structure or externally well away from the helmet structure.
  • the device according to the invention with the features of the independent patent claims has the advantage that in the event of a traffic accident the risk of injury is minimized without the need for additional complex connecting elements.
  • an air conditioning device for a helmet in particular a motorcycle helmet, is proposed here with at least one air conditioning module and an air duct unit, the at least one air conditioning module preferably being arranged outside the helmet, the at least one air conditioning module having at least one first fan, the air duct unit having at least one first duct , which connects the air conditioning module to a front area of the helmet in an air-conducting manner, the air conditioning module is attached to the helmet via a detachable connection, the detachable connection releasing as a function of a force acting on the helmet, the force acting exceeding a predetermined threshold value.
  • a helmet is understood here as a protective helmet with at least one hard helmet shell. This can be a helmet adapted for a specific purpose. In addition to many other types of helmets, a motorcycle helmet, an automobile sports helmet or a bicycle helmet is possible here. Other sports helmets or protective helmets for certain professions can also be air-conditioned using the invention.
  • An air conditioning device used here consists of at least one air conditioning module, which makes it possible to provide heated and/or cooled and/or moving air, and an air duct unit, which enables the air to be transported.
  • An arrangement “outside the helmet” here means an arrangement at least largely outside the shell of the helmet.
  • this also explicitly includes solutions in which parts of the air conditioning module protrude, for example, into recesses in the outer shell of the helmet and/or the inner shell of the helmet.
  • the front area of the helmet designates the complete front half of the helmet and in particular also includes the area of the face and the visor. Position information such as “back” or “front area” always refers to the classic way of wearing a helmet with an opening for the head at the bottom and the user looking forward.
  • a duct can be any spatial arrangement that carries a fluid, in particular air, over a certain extent.
  • a channel is preferably elongate.
  • the channel can have a separate channel wall, or its wall can result from a recess in a specific arrangement without a separate channel wall.
  • the wall can also be partially interrupted and can have any cross section.
  • a channel does not have to be completely surrounded by walls, but can also be partially open.
  • a channel can also be formed by a groove in the helmet shell.
  • Detachable connections are explicitly not limited to detachable and then reconnectable connections, but the possibility is also explicitly considered that the components that are separated by the detachable connection cannot be reconnected afterwards and/or a defective one point and/or are subsequently defective.
  • the force from which the detachable connection is released is selected so that it is released in the event of forces that reach or exceed a predeterminable threshold value.
  • This threshold value can be selected so that it corresponds to a test standard for protective helmets (e.g. ECE22 or DOT).
  • the force from which the detachable connection is released can be between 10 N and 100 N, for example.
  • the force that loosens the connection to the climate control module can be caused by an impact and/or a traffic accident.
  • the air conditioning module includes a housing and/or is arranged in the rear area of the helmet.
  • the housing is preferably made of a solid material and encloses the air conditioning module at least partially, preferably for the most part, particularly preferably completely.
  • the housing of the climate control module is preferably connected directly to the outer shell of the helmet.
  • a power supply can preferably be arranged outside the housing. In an alternative embodiment, however, the power supply can also be arranged inside the housing. It is also possible for the housing to enclose the air conditioning module on all but one side and for the air conditioning module to rest against the outer shell of the helmet on the remaining side and thus be limited by the outer shell of the helmet itself.
  • An arrangement in the rear area of the helmet is advantageous, as this reduces noise from air turbulence and additional air resistance to a minimum.
  • An arrangement in the area of the rear is preferred here Third of the helmet circumference.
  • the climate control module is particularly preferably arranged centrally at the rear with respect to the circumferential direction of the helmet.
  • the air conditioning module is also preferably arranged in the lower area of the helmet, particularly preferably on the lower edge of the helmet. This ensures that the center of gravity of the helmet is as low as possible.
  • the lower area of the helmet refers here to the lower half, preferably the lower third of the helmet.
  • the detachable connection particularly preferably has or is one or more clips and/or one or more plug-in connections and/or one or more plastic screws which are designed in such a way that they break when a predetermined force is applied.
  • a clip is understood to mean a spring clamp which uses the force of a spring to connect several components to one another. With a plug-in connection, two parts are plugged into one another. These may or may not snap. A plastic screw that breaks when a predetermined force is applied serves as a kind of predetermined breaking point.
  • the climate control module is particularly preferably detached from the helmet in the event of an impact.
  • the climate control module detaches from the helmet, thus preventing injury to the user of the helmet and/or damage to the helmet, thereby reducing its protective effectiveness.
  • the at least one air conditioning module advantageously has a heat pump arrangement with a first heat pump side and a second heat pump side, the heat pump arrangement being suitable for pumping heat from the first heat pump side to the second heat pump side and/or from the second heat pump side to the first heat pump side.
  • a heat pump arrangement allows heat to be pumped from a first heat pump side to a second heat pump side and/or vice versa while supplying energy, preferably electrical energy.
  • the two sides of the heat pump are spatially and thermally separated from each other.
  • the term heat pump side is only to be understood phenomenologically and therefore makes no statement about a flat expansion.
  • the heat pump arrangement can be extensive, with the two sides of the heat pump then being two large surfaces that are preferably opposite one another.
  • the heat pump arrangement is preferably a thermoelectric module, in particular a Peltier element.
  • thermoelectric module makes it possible to generate a temperature difference using the Peltier effect by means of an applied current.
  • a heat pump effect can also be achieved in this way.
  • a thermoelectric module can also be operated in reverse and, as a thermoelectric generator, can generate a voltage or current flow from a temperature difference.
  • a Peltier element With a Peltier element, the focus is on use for heating, cooling or heat pumps.
  • a Peltier element preferably has two or preferably several differently doped semiconductor elements which are connected in series via conductor bridges. For example, this series connection can be arranged between two ceramic substrates. These also ensure mechanical stabilization.
  • the doped semiconductor elements are arranged in such a way that when current flows, one side of the Peltier element heats up and the other side cools down. If, for example, the heat is dissipated on the hot side, the cold side can be further cooled down with otherwise constant parameters, in particular with constant electrical power, than if this is not the case. It is therefore an advantage if the heat is dissipated on the warm side in "cooling mode".
  • the heat pump arrangement has a first heat exchanger, which is arranged on the first heat pump side, and/or a second heat exchanger, which is arranged on the second heat pump side.
  • a heat exchanger enables or improves the transfer of heat from one medium to another.
  • heat exchangers are used in order to be able to transfer heat better between a solid body—here the heat pump arrangement—and an air flow.
  • a heat exchanger is used in order to improve the heat transfer between a heat pump side and air guided or flowing past the heat pump side.
  • cooling fins This can be, for example, (cooling) fins or a heat sink.
  • the terms cooling fins and heat sinks also include the case where heat is transferred from the fluid to the solid body.
  • the at least one first fan is particularly preferably arranged on the first heat pump side and the at least one air conditioning module has a second fan which is arranged on the second heat pump side.
  • the air duct unit has at least one second duct, which connects the second side of the heat pump to the front area of the helmet in an air-conducting manner, the first fan and/or the second fan are connected to the ambient air in an air-conducting manner, the first fan guides air to the first side of the heat pump during operation over and into the first channel.
  • the second fan guides air out of the second duct and past the second side of the heat pump.
  • a fan is located on a side
  • the fan must touch the side. This means in particular that the fan is located close to the corresponding side and communicates fluidly with it.
  • the heat pump arrangement cools the air flowing past the first heat pump side and heats the air flowing past the second heat pump side and/or that the heat pump arrangement in a second operating state heats the air flowing past the first heat pump side and the air flowing at the second Heat pump side flowing air cools and / or that the heat pump assembly in a third Operating state is deactivated and thus neither the air flowing past the first side of the heat pump heats or cools nor the air flowing past the second side of the heat pump heats or cools.
  • cooled air is thus routed via the air guidance unit into the front area of the helmet.
  • a user of the helmet can be particularly preferably cooled and/or the moving air can protect the visor of the helmet and/or the user's goggles from fogging up.
  • heated air is routed to the front area of the helmet via the air duct unit.
  • This operating state can be used to warm the user of the helmet and/or to protect the visor of the helmet and/or a user's glasses from fogging.
  • the heat pump arrangement is deactivated, but the first fan and/or the second fan are active and conduct ambient air via the air duct unit into the front area of the helmet and/or conduct air out of the air duct unit of the helmet and direct it to the environment .
  • the helmet has a visor with an inside of the visor and the first channel is connected to the inside of the visor in an air-conducting manner via at least one nozzle and the second channel is connected to the inside of the visor in an air-conducting manner.
  • a nozzle is generally understood here as a transition piece between a channel and a free space.
  • the nozzle allows air from the first channel to be directed into the area between the visor and the face.
  • the at least one nozzle is particularly preferably adjustable in such a way that ventilation of the face, a pair of glasses and/or the inside of the visor is achieved.
  • the air conditioning module is advantageously connected to a control device and/or a power supply.
  • the power supply is, for example, a battery or an accumulator.
  • the power supply is preferably a so-called "power bank".
  • a power bank is a mobile additional battery that usually provides a constant output voltage such as 5V or 12V via an additional switching converter.
  • the power supply can be arranged on the helmet.
  • the power supply is stowed in a backpack, a jacket pocket or the like and is connected to the helmet via a cable.
  • a battery of a vehicle that the user of the helmet uses when wearing the helmet can also serve as the power supply.
  • the battery of the vehicle is connected to the helmet via a cable.
  • the control device can also be arranged on the helmet. It is advantageously arranged on the side of the helmet. Alternatively, the control device can be attached to the user's clothing away from the helmet, advantageously via a clip, or it can also be carried in a pocket. Alternatively, it is also possible to attach the control device to the vehicle, for example to the handlebars of a motorcycle.
  • the control device can have an operating element.
  • the control element advantageously contains one or more switches and/or a display.
  • the control device can be controlled via an application (app), for example on a mobile phone.
  • control device can operate the air conditioning module in the first operating state and/or the second operating state and/or the third operating state and/or switch it to a switched-off or standby state.
  • the power of the first fan and/or the second fan and/or the heat pump arrangement can also be set via the control device.
  • the first fan and/or the second fan are also deactivated in the switched-off or standby state.
  • the power supply is completely interrupted, while the air conditioning arrangement can be quickly reactivated in the standby state.
  • this helmet has ventilation slots provided for passive ventilation.
  • the ventilation slots can open into the first channel and/or into the second channel and/or into a separate area or channel provided for passive ventilation.
  • the passive ventilation can be sufficient in some cases and the air-conditioning system can be switched to a switched-off or standby state.
  • cases that require active climate control even when driving fast are, for example, high temperatures of more than 25°C or rainy and/or cool weather with temperatures below 18°C, and/or high humidity conditions, since in the latter cases frequently fog up the visor and/or glasses. It is also possible to use the helmet while it is completely switched off and, for example, to only use passive cooling.
  • the first fan sucks in ambient air, preferably via a filter
  • the second fan sucks air out of the helmet via at least one ventilation opening, guides it past the second heat pump side and discharges it into the ambient air.
  • a filter is in this case in particular an air filter which cleans the intake air of impurities and prevents foreign bodies from penetrating into the air conditioning device.
  • Ventilation openings are understood here as meaning any air-permeable opening.
  • the second fan sucks air out of the second channel through the ventilation openings.
  • the air extracted from the second duct is routed past the second side of the heat pump in order to cool it or to transport heat away from it.
  • the extracted air is slightly warmer than the ambient temperature, but the temperature is still low enough to efficiently cool the second side of the heat pump.
  • the decisive advantage of this arrangement is that the second fan takes on two functions: sucking the air out of the helmet to enable improved air circulation in the helmet and cooling the second side of the heat pump, which enables optimal operation of the heat pump arrangement.
  • two fans are sufficient for all functions (Drawing in air from the environment, introducing the conditioned air into the helmet, exhausting the air from the helmet, cooling the waste heat side of the heat pump arrangement and discharging the used air into the environment).
  • the first channel is thermally insulated on its outside and/or the second channel enables a thermal exchange with the interior of the helmet. Due to the thermal insulation of the first duct, the conditioned air can be transported particularly advantageously with the smallest possible temperature difference to its point of use, for example in the area of the face.
  • the interior of the helmet is very generally the inner area of the helmet in which the user's head is located during use. Because the second channel enables an exchange with the helmet interior, the head can be further air-conditioned.
  • a helmet with an air conditioning device preferably has a helmet inner shell, the helmet inner shell having recesses that are suitable for receiving at least the first channel and/or at least the second channel, and/or at least the first channel and/or at least the second channel are embedded in the helmet inner shell, and/or wherein the first channel and/or the second channel are realized as hoses.
  • the first channel and/or the second channel can preferably be a channel that is already provided for the passive ventilation of the helmet.
  • the first channel and/or the second channel can also be implemented in such a way that the recesses in the helmet inner shell form the respective channel directly, without an additional channel material being used for a channel wall.
  • the first channel and/or the second channel can be flow channels.
  • the first channel for conducting air into the front area of the helmet is arranged as far as possible on the lower edge of the helmet. With this arrangement, the center of gravity of the helmet is as low as possible, which ensures optimum comfort even when accelerating.
  • the helmet has a number of ventilation slits for passive ventilation of the helmet.
  • the invention also includes a method for operating an air conditioning device according to the invention.
  • the total weight of the air conditioning device is preferably less than 400 g.
  • the total weight is particularly preferably between 70 g and 250 g. In this case, the total weight is the weight that is added to the total weight of the helmet by the air conditioning device.
  • FIG. 1 shows a helmet 1 with an air conditioning device 2 in a side view.
  • An air conditioning module 4 is arranged in the rear area of the helmet 3 .
  • the air conditioning module 4 has a housing 5 .
  • An air duct unit 6 connects the air conditioning module 4 to the front area of the helmet 7.
  • a heat pump arrangement 8 with a first heat pump side 9 and a second heat pump side 10 is designed as a thermoelectric module 11 here.
  • a first fan 12 is arranged in such a way that, during operation, it guides air past the first side 9 of the heat pump and introduces it into a first duct 13 .
  • a second fan 14 is arranged in such a way that, during operation, it directs air out of a second duct 15 and past the second side 10 of the heat pump.
  • the first duct 13 and the second duct 15 are part of the air duct unit 6 and connect the air conditioning module 4 to the front area of the helmet 7.
  • the first fan 12 sucks in ambient air 17 via a filter 16 (not visible in the drawing), guides it past the first side 9 of the heat pump and into the first duct 13 .
  • the second fan 14 sucks air out of the second duct 15 via the ventilation opening 18 , guides it past the second heat pump side 10 and discharges it into the ambient air 17 .
  • the helmet 1 also has a visor 19 with an inside 20 of the visor.
  • a first heat exchanger 21 is arranged on the first heat pump side 9 of the heat pump arrangement 8 .
  • a second heat exchanger 22 is arranged on the second heat pump side 10 .
  • the heat pump arrangement 8 is designed here as a thermoelectric module 11 or as a Peltier element.
  • the air conditioning module 4 can be operated in a first operating state. For this purpose, a current with a first current direction is applied to the Peltier element.
  • the first heat pump side 9 cools down and the second heat pump side 10 heats up.
  • the first heat pump side 9 is the useful side. In the first operating state, therefore, heat is absorbed on the first heat pump side 9 via the first heat exchanger 21 from the air that was sucked in by the first fan 12 and is guided past the first heat pump side 9 .
  • the air flowing past is therefore efficiently cooled.
  • the cooled air is introduced into the first channel 13, where it flows to the area to be air-conditioned in the front area of the helmet 7. Since the first duct 13 is thermally insulated from its outside, the cooled air does not heat up or heats up only very slightly while it flows through the first duct 13 .
  • Heat exchange takes place in the front area of the helmet 7 and the conditioned air cools the user.
  • the air that has been heated up again as a result can now be sucked back into the rear area of the helmet 3 through the second duct 15 with the aid of the second fan 14 become.
  • the second channel 15 enables thermal exchange with the interior of the helmet.
  • the user can be further cooled in the first operating state.
  • the air is now sucked out of the second channel 15 through the ventilation opening 18 by the second fan 14 and guided past the second side 10 of the heat pump. Although the air is warmer than the ambient temperature 17 at this point, the temperature is still low enough to efficiently cool the second heat pump side 10 .
  • the second heat pump side 10 heats up and emits waste heat into the air flowing past via the second heat exchanger 22 .
  • the air flowing past here is thereby further heated and released into the ambient air 17 .
  • the Peltier element In a second operating state, the Peltier element is operated with a second current direction, which has the opposite sign to the first current direction.
  • the second operating state works largely in the same way as the first operating state, except that here it is heated and not cooled.
  • the air flowing past the first heat pump side 9 is heated via the first heat exchanger 21 .
  • the heated air is conducted via the first channel 13 into the front area of the helmet 7, where it can give off heat to the user and/or prevent the inside of the visor 20 or the goggles 23 from fogging up.
  • the air is discharged via the second duct 15 , flows past the second heat exchanger 22 on the second heat pump side 10 and is discharged to the ambient air 17 .
  • the air flows through a nozzle 24 in the front area of the helmet 7 from the first channel 13 into the area near the inside of the visor 20.
  • the nozzle 24 can be adjusted and the air flow can thus preferably be directed to the visor 19 or the glasses 23 or be directed to the area of the face.
  • a control device 25 can operate the air conditioning module 4 in the first operating state, the second operating state or the third operating state or put the air conditioning module 4 into a switched-off state or a standby state. Furthermore, the power of the first fan 12 and/or the second fan 14 and/or the thermoelectric module 11 can be set via the control device 25
  • the air conditioning module 4 has an external power supply 26 which is arranged outside the housing 5 of the air conditioning module 4 .
  • the helmet 1 is passively ventilated by additional ventilation slots 27 when driving sufficiently fast.
  • the air conditioning module 4 is here detachably attached to the helmet 1 by means of several plastic screws 28 .
  • the plastic screws 28 are designed in such a way that they break when a predetermined force is applied, thus ensuring that the plastic screws 28 break in the event of an accident and the connection between the air conditioning module 4 and the helmet 1 is thus released.
  • FIG. 2 shows an exploded view of a helmet 1 with air conditioning module 4.
  • the air conditioning module 4 is arranged in a housing 5, wherein in the present embodiment the housing 5 does not completely enclose the air conditioning module 4, but the air conditioning module rests directly on the helmet 1 on one side.
  • Ambient air 17 can be sucked in by the first fan 12 and can flow into the helmet via two first channels 13 .
  • the ambient air 17 in the air conditioning module can be air-conditioned via a heat pump device 8 or just moved.
  • the second fan 14 can suck air out of the helmet 1 .
  • the airflow in the helmet is not shown here.

Landscapes

  • Helmets And Other Head Coverings (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1), insbesondere einen Motorradhelm mit wenigstens einem Klimatisierungsmodul (4) und einer Luftführungseinheit (6). Hierbei ist das Klimatisierungsmodul (4) vorzugsweise außerhalb des Helms (1) angeordnet.Das wenigstens eine Klimatisierungsmodul (4) weist zumindest einen ersten Lüfter (12) auf. Die Luftführungseinheit (6) weist zumindest einen ersten Kanal (13) auf, der das Klimatisierungsmodul (4) luftleitend mit einem vorderen Bereich (7) des Helms (1) verbindet.Das Klimatisierungsmodul (4) ist über eine lösbare Verbindung am Helm (1) befestigt, wobei sich die lösbare Verbindung in Abhängigkeit von einer Krafteinwirkung auf den Helm (1) löst, wobei die Krafteinwirkung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung für einen Helm, einen Helm mit einer Klimatisierungsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungsvorrichtung nach der Gattung der unabhängigen Patentansprüche.
  • Aus der US6954944B2 ist eine Helmvorrichtung bekannt, die mittels einer thermoelektrischen Wärmepumpe klimatisiert wird.
  • Es werden verschiedene Ausführungsbeispiele gezeigt, wobei die Wärmepumpe entweder in der Helmstruktur oder außerhalb deutlich von der Helmstruktur entfernt angeordnet ist.
  • Nachteilig ist bei dieser Ausgestaltung, dass bei der integrierten Lösung im Falle eines Verkehrsunfalls das Element mit der Wärmepumpe den Helmträger verletzen kann und bei der deutlich von der Helmstruktur entfernt angeordneten Wärmepumpe, dass hier luftleitende Verbindungselemente benötigt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass im Falle eines Verkehrsunfalls das Verletzungsrisiko minimiert wird, ohne hierfür weitere aufwändige Verbindungselemente zu benötigen.
  • Daher wird vorliegend eine Klimatisierungsvorrichtung für einen Helm, insbesondere einen Motorradhelm vorgeschlagen mit wenigstens einem Klimatisierungsmodul und einer Luftführungseinheit, wobei das wenigstens eine Klimatisierungsmodul vorzugsweise außerhalb des Helms angeordnet ist, das wenigstens eine Klimatisierungsmodul zumindest einen ersten Lüfter aufweist, die Luftführungseinheit zumindest einen ersten Kanal aufweist, der das Klimatisierungsmodul luftleitend mit einem vorderen Bereich des Helms verbindet, das Klimatisierungsmodul über eine lösbare Verbindung am Helm befestigt ist, wobei sich die lösbare Verbindung in Abhängigkeit von einer Krafteinwirkung auf den Helm löst, wobei die Krafteinwirkung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
  • Unter einem Helm wird hier ein Schutzhelm mit zumindest einer harten Helmschale verstanden. Hierbei kann es sich um einen für einen bestimmten Einsatzzweck angepassten Helm handeln. Möglich ist hierbei, neben vielen anderen Helmarten, ein Motorradhelm, ein Automobilsporthelm oder ein Fahrradhelm. Auch weitere Sporthelme oder Schutzhelme für bestimmte Berufe können mittels der Erfindung klimatisiert werden.
  • Eine hier verwendete Klimatisierungsvorrichtung besteht zumindest aus einem Klimatisierungsmodul, welches es ermöglicht erwärmte und/oder gekühlte und/oder bewegte Luft bereitzustellen, sowie einer Luftführungseinheit, welche den Transport der Luft ermöglicht.
  • Eine Anordnung "außerhalb des Helms" bedeutet hierbei eine Anordnung zumindest größtenteils außerhalb der Schale des Helms. Hierbei sind aber auch explizit Lösungen umfasst, bei denen Teile des Klimatisierungsmoduls beispielsweise in Aussparungen in der Helmaußenschale und/oder der Helminnenschale hineinragen.
  • Der vordere Bereich des Helms bezeichnet hierbei die komplette vordere Hälfte des Helms und beinhaltet insbesondere auch den Bereich des Gesichts und des Visiers. Positionsangaben wie "hinten" oder "vorderer Bereich" beziehen sich hier stets auf die klassische Tragweise eines Helms mit Öffnung für den Kopf unten und Blickrichtung des Benutzers nach vorne.
  • Ein Kanal kann im Sinne der vorliegenden Erfindung jegliche räumliche Anordnung sein, die ein Fluid insbesondere Luft über eine gewisse Erstreckung führt. Bevorzugt ist ein Kanal länglich.
  • Hierbei kann der Kanal eine separate Kanalwandung aufweisen, oder seine Wandung kann sich aus einer Aussparung in einer bestimmten Anordnung ohne separate Kanalwandung ergeben. Die Wandung kann auch teilweise unterbrochen sein und kann jeglichen Querschnitt aufweisen. Ein Kanal muss bezüglich seines Querschnitts nicht komplett von Wandungen umgeben sein, sondern kann auch teilweise offen ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Kanal auch durch eine Nut in der Helmschale gebildet werden.
  • Lösbare Verbindungen beschränkt sich hierbei explizit nicht nur auf lösbare und danach wieder verbindbare Verbindungen, sondern hierbei wird explizit auch an die Möglichkeit gedacht, dass die Komponenten, die durch die lösbare Verbindung getrennt werden, danach nicht wieder verbunden werden können und/oder danach eine defekte Stelle aufweisen und/oder danach defekt sind.
  • Die Krafteinwirkung, ab welcher die lösbare Verbindung sich löst, wird so gewählt, dass sie sich bei Kräften löst, die einen vorgebbaren Schwellenwert erreichen bzw. überschreiten. Dieser Schwellenwert kann so gewählt werden, dass er bspw. einer Prüfnorm für Schutzhelme (z.B. ECE22 oder DOT) entspricht.
  • Die Krafteinwirkung, ab welcher die lösbare Verbindung sich löst, kann beispielsweise zwischen 10 N und 100 N liegen.
  • Die Krafteinwirkung, welche die Verbindung zum Klimatisierungsmodul löst, kann durch einen Aufprall und/oder einen Verkehrsunfall verursacht werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Klimatisierungsmodul ein Gehäuse und/oder ist im hinteren Bereich des Helms angeordnet. Das Gehäuse ist hierbei bevorzugt aus einem festen Material und umschließt das Klimatisierungsmodul zumindest teilweise, bevorzugt größtenteils, besonders bevorzugt ganz. Bevorzugt ist das Gehäuse des Klimatisierungsmoduls direkt mit der Außenschale des Helms verbunden. Eine Stromversorgung kann hierbei bevorzugt außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann die Stromversorgung aber auch innerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass das Gehäuse das Klimatisierungsmodul nur an allen bis auf eine Seite umfasst und dass an der verbleibenden Seite, das Klimatisierungsmodul an der Außenschale des Helms anliegt und somit durch die Außenschale des Helms selbst begrenzt wird.
  • Eine Anordnung im hinteren Bereich des Helms ist vorteilhaft, da somit Geräuschentwicklungen durch Luftverwirbelungen und zusätzlicher Luftwiderstand auf ein Minimum reduziert werden. Bevorzugt ist hier eine Anordnung im Bereich des hinteren Drittel bzgl. des Helmumfangs. Besonders bevorzugt ist das Klimatisierungsmodul hinten zentral bzgl. der Umfangsrichtung des Helms angeordnet.
  • Das Klimatisierungsmodul ist ferner bevorzugt im unteren Bereich des Helms, besonders bevorzugt am unteren Rand des Helms, angeordnet. Dies sorgt dafür, dass der Schwerpunkt des Helms möglichst weit unten liegt. "Der untere Bereich des Helms" bezeichnet hierbei die untere Hälfte bevorzugt das untere Drittel des Helms.
  • Besonders bevorzugt weist die lösbare Verbindung auf oder ist ein oder mehrere Clips und/oder eine oder mehrere Steckverbindungen und/oder eine oder mehrere Kunststoffschrauben, die derart beschaffen sind, dass sie bei einer vorbestimmten Krafteinwirkung brechen.
  • Unter einem Clip wird hierbei eine Federklemme verstanden, welche die Kraft einer Feder nutzt, um mehrere Bauteile miteinander zu verbinden. Bei einer Steckverbindung werden zwei Teile ineinandergesteckt. Diese können einrasten oder nicht einrasten. Eine Kunststoffschraube, die bei einer vorbestimmten Krafteinwirkung bricht, dient damit als eine Art Sollbruchstelle.
  • Besonders bevorzugt löst sich das Klimatisierungsmodul bei einem Aufprall vom Helm. Bei einem Motorradhelm ist es wichtig, dass sich das Klimatisierungsmodul bei einem Unfall mit einem Aufprall vom Helm löst und somit verhindert wird, dass sich der Benutzer des Helms verletzt und/oder dass der Helm beschädigt wird und damit seine Schutzwirkung geringer wird.
  • Vorteilhaft weist das wenigstens eine Klimatisierungsmodul eine Wärmepumpenanordnung mit einer ersten Wärmepumpenseite und einer zweiten Wärmepumpenseite auf, wobei die Wärmepumpenanordnung geeignet ist, Wärme von der ersten Wärmepumpenseite zur zweiten Wärmepumpenseite und/oder von der zweiten Wärmepumpenseite zur ersten Wärmepumpenseite zu pumpen.
  • Eine Wärmepumpenanordnung ermöglicht unter Zuführung von Energie bevorzugt von elektrischer Energie das Pumpen von Wärme von einer ersten Wärmepumpenseite zu einer zweiten Wärmepumpenseite und/oder umgekehrt. Die beiden Wärmepumpenseiten sind hierbei räumlich und thermisch voneinander getrennt. Der Begriff Wärmepumpenseite ist hierbei nur phänomenologisch zu verstehen und macht daher keine Aussage über eine flächige Ausdehnung. Die Wärmepumpenanordnung kann jedoch flächig ausgedehnt sein, wobei die beiden Wärmepumpenseiten dann zwei bevorzugt sich gegenüberliegende Großflächen sind.
  • Bevorzugt ist die Wärmepumpenanordnung ein thermoelektrisches Modul insbesondere ein Peltierelement.
  • Ein thermoelektrisches Modul ermöglicht es unter Ausnutzung des Peltier-Effekts mittels eines angelegten Stroms eine Temperaturdifferenz zu erzeugen. Hierdurch kann auch ein Wärmepumpeneffekt erreicht werden. Ganz allgemein kann ein thermoelektrisches Modul auch umgekehrt betrieben werden und als thermoelektrischer Generator aus einer Temperaturdifferenz eine Spannung bzw. einen Stromfluss erzeugen.
  • Bei einem Peltierelement steht die Verwendung zum Heizen, Kühlen bzw. Wärmepumpen im Fokus. Vorzugsweise weist ein Peltierelement zwei oder bevorzugt mehrere unterschiedlich dotierte Halbleiterelemente auf die über Leiterbrücken in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise kann diese Reihenschaltung zwischen zwei Keramiksubstraten angeordnet sein. Diese sorgen auch für eine mechanische Stabilisierung. Die dotierten Halbleiterelemente sind so angeordnet, dass sich bei einem Stromfluss eine Seite des Peltierelements erwärmt und die andere Seite abkühlt. Wird beispielsweise die Wärme an der Warmseite abgeführt, so kann die Kaltseite bei ansonsten gleichbleibenden Parametern, insbesondere bei gleichbleibender elektrischer Leistung, weiter heruntergekühlt werden, als wenn das nicht der Fall ist. Daher ist es von Vorteil, wenn im "Kühlfall" die Wärme an der Warmseite abgeführt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wärmepumpenanordnung einen ersten Wärmeübertrager, der an der ersten Wärmepumpenseite angeordnet ist, und/oder einen zweiten Wärmeübertrager der an der zweiten Wärmepumpenseite angeordnet ist auf.
  • Ein Wärmeübertrager ermöglicht bzw. verbessert das Übertragen von Wärme von einem Medium auf ein anderes. Im vorliegenden Fall werden Wärmeübertrager eingesetzt um Wärme besser zwischen einem Festkörper - hier der Wärmepumpenanordnung - und einem Luftstrom übertragen zu können. Hierbei wird ein Wärmeübertrager eingesetzt, um die Wärmeübertragung zwischen einer Wärmepumpenseite und an der Wärmepumpenseite vorbeigeführter bzw. vorbeiströmender Luft zu verbessern.
  • Es kann sich hierbei beispielsweise um (Kühl-)Rippen oder einen Kühlkörper handeln. Die Begriffe Kühlrippen und Kühlkörper umfassen hierbei auch den Fall, dass Wärme aus dem Fluid in den Festkörper übertragen wird.
  • Besonders bevorzugt ist der zumindest eine erste Lüfter an der ersten Wärmepumpenseite angeordnet und das wenigstens eine Klimatisierungsmodul weist einen zweiten Lüfter auf, der an der zweiten Wärmepumpenseite angeordnet ist. Die Luftführungseinheit weist hierbei zumindest einen zweiten Kanal auf, der die zweite Wärmepumpenseite luftleitend mit dem vorderen Bereich des Helms verbindet, der erste Lüfter und/oder der zweite Lüfter sind luftleitend mit der Umgebungsluft verbunden, der erste Lüfter führt im Betrieb Luft an der ersten Wärmepumpenseite vorbei und in den ersten Kanal ein. Der zweite Lüfter führt im Betrieb Luft aus dem zweiten Kanal heraus und an der zweiten Wärmepumpenseite vorbei.
  • Der Ausdruck "ein Lüfter ist an einer Seite angeordnet" bedeutet nicht, dass der Lüfter die Seite berühren muss. Hiermit ist insbesondere gemeint, dass sich der Lüfter nahe an der entsprechenden Seite befindet und fluidisch mit dieser kommuniziert.
  • Bevorzugt ist, dass die Wärmepumpenanordnung in einem ersten Betriebszustand die an der ersten Wärmepumpseite vorbeiströmende Luft kühlt und die an der zweiten Wärmepumpenseite vorbeiströmende Luft erwärmt und/oder dass die Wärmepumpenanordnung in einem zweiten Betriebszustand die an der ersten Wärmepumpseite vorbeiströmende Luft erwärmt und die an der zweiten Wärmepumpenseite vorbeiströmende Luft kühlt und /oder dass die Wärmepumpenanordnung in einem dritten Betriebszustand deaktiviert ist und somit weder die an der ersten Wärmepumpenseite vorbeiströmende Luft erwärmt oder kühlt noch die an der zweiten Wärmepumpenseite vorbeiströmende Luft erwärmt oder kühlt.
  • Im ersten Betriebszustand wird somit gekühlte Luft über die Luftführungseinheit in den vorderen Bereich des Helms geleitet. Hierdurch kann ein Benutzer des Helms besonders bevorzugt gekühlt werden und/oder die bewegte Luft kann das Visier des Helms und/oder eine Brille des Benutzers vor dem Beschlagen schützen.
  • Im zweiten Betriebszustand wird erwärmte Luft über die Luftführungseinheit in den vorderen Bereich des Helms geleitet. Dieser Betriebszustand kann genutzt werden, um den Benutzer des Helms zu wärmen und/oder das Visier des Helms und/oder eine Brille des Benutzers vor dem Beschlagen zu schützen. Im dritten Betriebszustand ist die Wärmepumpenanordnung deaktiviert, der erste Lüfter und/oder der zweite Lüfter sind jedoch aktiv und leiten Umgebungsluft über die Luftführungseinheit in den vorderen Bereich des Helms und/oder führen Luft aus der Luftführungseinheit des Helms heraus und leiten diese in die Umgebung ab.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Helm ein Visier mit einer Visierinnenseite auf und der erste Kanal ist luftleitend über zumindest eine Düse mit der Visierinnenseite verbunden und der zweite Kanal ist luftleitend mit der Visierinnenseite verbunden.
  • Unter einer Düse wird hier allgemein ein Übergangsstück zwischen einem Kanal und einem freien Raum verstanden.
  • Die Düse ermöglicht es Luft aus dem ersten Kanal in den Bereich zwischen Visier und Gesicht zu leiten.
  • Besonders bevorzugt ist die zumindest eine Düse derart einstellbar, dass eine Belüftung des Gesichts, einer Brille und/oder der Visierinnenseite erreicht wird.
  • Hierdurch kann der Nutzer den Luftstrom gezielt in den von ihm bevorzugten Bereich leiten.
  • Vorteilhaft ist das Klimatisierungsmodul mit einer Steuerungseinrichtung und/oder einer Stromversorgung verbunden. Die Stromversorgung ist beispielsweise eine Batterie oder ein Akkumulator. Bevorzugt ist die Stromversorgung eine sogenannte "Powerbank". Eine Powerbank ist ein mobiler Zusatzakku, der meist über einen zusätzlichen Schaltwandler eine konstante Ausgangsspannung wie beispielsweise 5V oder 12V bereitstellt. Die Stromversorgung kann am Helm angeordnet sein. In einer bevorzugten Variante wird die Stromversorgung in einem Rucksack, einer Jackentasche oder ähnliches verstaut und ist über eine Leitung mit dem Helm verbunden. In einer alternativen Ausführungsform kann auch eine Batterie eines Fahrzeugs, dass der Benutzer des Helms beim Tragen des Helms benutzt (beispielsweise ein Motorrad oder ein Rennsportwagen) als Stromversorgung dienen. Auch hierbei ist dann die Batterie des Fahrzeugs über eine Leitung mit dem Helm verbunden.
  • Die Steuerungseinrichtung kann ebenfalls am Helm angeordnet sein. Vorteilhaft ist sie seitlich am Helm angeordnet. Alternativ kann die Steuerungseinrichtung entfernt vom Helm an einem Kleidungsstück des Benutzers vorteilhaft über einen Clip angebracht werden oder ebenfalls in einer Tasche mitgeführt werden. Alternativ ist es auch möglich die Steuerungseinrichtung am Fahrzeug, beispielsweise am Lenker eines Motorrads anzubringen.
  • Die Steuerungseinrichtung kann über ein Bedienelement verfügen. Vorteilhafterweise enthält das Bedienelement einen oder mehrere Schalter und/oder ein Display. In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerungseinrichtung über eine Applikation (App) beispielsweise auf einem Handy gesteuert werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Variante kann die Steuerungseinrichtung das Klimatisierungsmodul im ersten Betriebszustand und/oder dem zweiten Betriebszustand und/oder dem dritten Betriebszustand betreiben und/oder in einen ausgeschalteten oder Standby-Zustand versetzen. Über die Steuerungseinrichtung kann in einem bevorzugten Fall auch die Leistung des ersten Lüfters und/oder des zweiten Lüfters und/oder der Wärmepumpenanordnung eingestellt werden. Im ausgeschalteten oder Standby-Zustand sind im Gegensatz zum dritten Betriebszustand auch der erste Lüfter und/oder der zweite Lüfter deaktiviert. Im ausgeschalteten Zustand ist die Stromversorgung komplett unterbrochen, während die Klimatisierungsanordnung im Standby-Zustand schnell wieder reaktiviert werden kann.
  • Im Beispiel eines Motorradhelms hat dieser Helm für eine passive Belüftung vorgesehene Lüftungsschlitze. Die Lüftungsschlitze können in den ersten Kanal und/oder in den zweiten Kanal und/oder in einen separaten für die passive Belüftung vorgesehenen Bereich oder Kanal münden. Beispielsweise bei schneller Fahrt kann in manchen Fällen die passive Lüftung ausreichen und die Klimatisierungsanordnung in einen ausgeschalteten oder Standby-Zustand versetzt werden. Fälle, die jedoch auch bei schneller Fahrt eine aktive Klimatisierung erfordern, sind beispielsweise hohe Temperaturen von mehr als 25°C oder regnerisches und/oder kühles Wetter mit Temperaturen unter 18°C, und/oder Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, da in den letzten Fällen häufig das Visier und/oder eine Brille stark beschlagen. Es ist auch möglich den Helm während der kompletten Benutzung im ausgeschalteten Zustand zu benutzen und beispielsweise nur die passive Kühlung zu verwenden.
  • In einer Variante saugt der erste Lüfter bevorzugt über einen Filter Umgebungsluft an und der zweite Lüfter saugt über zumindest eine Lüftungsöffnung Luft aus dem Helm ab, führt diese an der zweiten Wärmepumpenseite vorbei und leitet sie in die Umgebungsluft ab.
  • Ein Filter ist hierbei insbesondere ein Luftfilter, der die angesaugte Luft von Verunreinigungen säubert und verhindert, dass Fremdkörper in die Klimatisierungseinrichtung eindringen.
  • Unter Lüftungsöffnungen wird hierbei jegliche luftdurchlässige Öffnung verstanden. Der zweite Lüfter saugt hierbei also Luft aus dem zweiten Kanal durch die Lüftungsöffnungen ab.
  • Die folgende Erläuterung wird für den Fall beschrieben, dass die Klimatisierungseinrichtung zum Kühlen verwendet wird. Sie gilt aber entsprechend umgekehrt auch für den Heizfall: Die aus dem zweiten Kanal abgesaugte Luft wird an der zweiten Wärmepumpenseite vorbeigeführt, um diese zu kühlen bzw. um Wärme von dieser abzutransportieren. Die abgesaugte Luft ist etwas wärmer als die Umgebungstemperatur, aber die Temperatur ist noch gering genug, um die zweite Wärmepumpenseite effizient zu kühlen. Der entscheidende Vorteil dieser Anordnung ist, dass der zweite Lüfter hierbei zwei Funktionen übernimmt: das Absaugen der Luft aus dem Helm, um eine verbesserte Luftzirkulation im Helm zu ermöglichen und das Kühlen der zweiten Wärmepumpenseite, was einen optimalen Betrieb der Wärmepumpenanordnung ermöglicht. Somit genügen zwei Lüfter um alle Funktionen (Ansaugen von Luft aus der Umgebung, Einführen der klimatisierten Luft in den Helm, Absaugen der Luft aus dem Helm, Kühlen der Abwärmeseite der Wärmepumpenanordnung und Abführen der verbrauchten Luft in die Umgebung) zu ermöglichen.
  • Bevorzugt ist der erste Kanal zu seiner Außenseite hin thermisch isoliert und/oder der zweite Kanal ermöglicht einen thermischen Austausch mit dem Helminnenraum. Durch die thermische Isolation des ersten Kanals kann die klimatisierte Luft besonders vorteilhaft mit möglichst geringem Temperaturunterschied bis zu ihrem Einsatzort beispielsweise im Bereich des Gesichts transportiert werden. Der Helminnenraum ist hierbei ganz allgemein der innere Bereich des Helms, in dem sich bei Benutzung der Kopf des Benutzers befindet. Dadurch, dass der zweite Kanal einen Austausch mit dem Helminnenraum ermöglicht, wird ein weiteres Klimatisieren des Kopfes ermöglicht.
  • Ein Helm mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung weist bevorzugt eine Helminnenschale auf, wobei die Helminnenschale Aussparungen aufweist, die geeignet sind, zumindest den ersten Kanal und/oder zumindest den zweiten Kanal aufzunehmen, und/oder wobei zumindest der erste Kanal und/oder zumindest der zweite Kanal in der Helminnenschale eingebettet sind, und/oder wobei der erste Kanal und/oder der zweite Kanal als Schläuche realisiert sind. Beim ersten Kanal und/oder dem zweiten Kanal kann es sich bevorzugt um einen Kanal handeln, der bereits für die passive Belüftung des Helms vorgesehen ist. Der erste Kanal und/oder der zweite Kanal können hierbei auch so realisiert sein, dass direkt die Aussparungen der Helminnenschale den jeweiligen Kanal bilden, ohne dass ein zusätzliches Kanalmaterial für eine Kanalwandung verwendet wird. Der erste Kanal und/oder der zweite Kanal können Strömungskanäle sein.
  • Der erste Kanal zur Luftleitung in den vorderen Bereich des Helmes ist in einer bevorzugten Variante so weit wie möglich am unteren Rand des Helmes angeordnet. Durch diese Anordnung liegt der Schwerpunkt des Helms möglichst weit unten, was einen optimalen Tragekomfort auch bei Beschleunigungen gewährleistet.
  • In einer bevorzugten Variante weist der Helm mehreren Lüftungsschlitze zur passiven Belüftung des Helms auf.
  • Die Erfindung beinhaltet ferner ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung.
  • Bevorzugt beträgt das Gesamtgewicht der Klimatisierungsvorrichtung weniger als 400 g. Besonders bevorzugt liegt das Gesamtgewicht zwischen 70 g und 250 g. Das Gesamtgewicht ist hierbei das Gewicht, welches durch die Klimatisierungsvorrichtung insgesamt zum Helmgewicht hinzukommt.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
    • Es zeigen, jeweils schematisch
    • Fig. 1 seitliche Ansicht eines Helms mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung in einer seitlichen Ansicht
    • Fig. 2 eine Explosionsdarstellung eines Helms mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung.
  • Fig. 1 zeigt einen Helm 1 mit einer Klimatisierungsvorrichtung 2 in einer seitlichen Ansicht. Im hinteren Bereich des Helms 3 ist ein Klimatisierungsmodul 4 angeordnet. Das Klimatisierungsmodul 4 weist ein Gehäuse 5 auf. Eine Luftführungseinheit 6 verbindet das Klimatisierungsmodul 4 mit dem vorderen Bereich des Helms 7. Eine Wärmepumpenanordnung 8 mit einer ersten Wärmepumpenseite 9 und einer zweiten Wärmepumpenseite 10 ist hier als thermoelektrisches Modul 11 ausgeführt.
  • Ein erster Lüfter 12 ist so angeordnet, dass er im Betrieb Luft an der ersten Wärmepumpenseite 9 vorbeiführt und in einen ersten Kanal 13 einführt. Ein zweiter Lüfter 14 ist so angeordnet, dass er im Betrieb Luft aus einem zweiten Kanal 15 herausführt und an der zweiten Wärmepumpenseite 10 vorbeiführt. Der erste Kanal 13 und der zweite Kanal 15 sind Teil der Luftführungseinheit 6 und verbinden das Klimatisierungsmodul 4 mit dem vorderen Bereich des Helms 7.
  • Der erste Lüfter 12 saugt hierbei im Betrieb über einen Filter 16 (in der Zeichnung nicht zu sehen) Umgebungsluft 17 an, führt diese an der ersten Wärmepumpenseite 9 vorbei und in den ersten Kanal 13 ein. Der zweite Lüfter 14 saugt hierbei im Betrieb über die Lüftungsöffnung 18 Luft aus dem zweiten Kanal 15 ab, führt diese an der zweiten Wärmepumpenseite 10 vorbei und leitet diese in die Umgebungsluft 17 ab.
  • Der Helm 1 weist weiterhin ein Visier 19 mit einer Visierinnenseite 20 auf.
  • An der ersten Wärmepumpenseite 9 der Wärmepumpenanodnung 8 ist ein erster Wärmeübertrager 21 angeordnet. An der zweiten Wärmepumpenseite 10 ist ein zweiter Wärmeübertrager 22 angeordnet.
  • Die Wärmepumpenanordnung 8 ist hier als thermoelektrisches Modul 11 bzw. als Peltierelement ausgeführt. Das Klimatisierungsmodul 4 kann hierbei in einem ersten Betriebszustand betrieben werden. Hierfür wird ein Strom mit einer ersten Stromrichtung an das Peltierelement angelegt. Hierbei kühlt sich die erst Wärmepumpenseite 9 ab und die zweite Wärmepumpenseite 10 erwärmt sich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Wärmepumpenseite 9 die Nutzseite. Im ersten Betriebszustand wird daher an der ersten Wärmepumpenseite 9 über den ersten Wärmeübertrager 21 Wärme aus der Luft, die durch den ersten Lüfter 12 angesaugt wurde und an der ersten Wärmepumpenseite 9 vorbeigeführt wird, aufgenommen. Die vorbeiströmende Luft wird daher effizient gekühlt. Die gekühlte Luft wird in den ersten Kanal 13 eingeleitet, wo sie zu dem zu klimatisierenden Bereich im vorderen Bereich des Helms 7 strömt. Da der erste Kanal 13 zu seiner Außenseite hin thermisch isoliert ist, erwärmt sich die gekühlte Luft nicht oder nur sehr wenig, während sie durch den ersten Kanal 13 strömt.
  • Im vorderen Bereich des Helms 7 findet ein Wärmeaustausch statt und die klimatisierte Luft kühlt den Benutzer. Die dadurch wieder erwärmte Luft kann nun mit Hilfe des zweiten Lüfters 14 durch den zweiten Kanal 15 wieder in den hinteren Bereich des Helms 3 gesaugt werden. Der zweite Kanal 15 ermöglicht einen thermischen Austausch mit dem Helminnenraum. Hierdurch kann der Benutzer im ersten Betriebszustand weiter gekühlt werden. Die Luft wird nun durch den zweiten Lüfter 14 aus dem zweiten Kanal 15 durch die Lüftungsöffnung 18 abgesaugt und an der zweiten Wärmepumpenseite 10 vorbeigeführt. Die Luft ist an diesem Punkt zwar wärmer als die Umgebungstemperatur 17, aber die Temperatur ist noch gering genug, um die zweite Wärmepumpenseite 10 effizient zu kühlen.
  • In diesem ersten Betriebszustand erwärmt sich die zweite Wärmepumpenseite 10 und gibt über den zweiten Wärmeübertrager 22 Abwärme in die vorbeiströmende Luft ab. Die hier vorbeiströmende Luft wird hierdurch weiter erwärmt und in die Umgebungsluft 17 abgegeben.
  • In einem zweiten Betriebszustand wird das Peltierelement mit einer zweiten Stromrichtung betrieben, die ein umgekehrtes Vorzeichen zu der ersten Stromrichtung hat. Der zweite Betriebszustand funktioniert weitestgehend analog zum ersten Betriebszustand nur, dass hier erwärmt und nicht gekühlt wird. Im zweiten Betriebszustand wird die an der ersten Wärmepumpenseite 9 vorbeiströmende Luft über den ersten Wärmeübertrager 21 erwärmt. Entsprechend dem ersten Betriebszustand wird hier die erwärmte Luft über den ersten Kanal 13 in den vorderen Bereich des Helms 7 geleitet, kann dort Wärme an den Benutzer abgeben und/oder ein Beschlagen der Visierinnenseite 20 oder der Brille 23 verhindern. Die Luft wird über den zweiten Kanal 15 abgeleitet, strömt am zweiten Wärmeübertrager 22 an der zweiten Wärmepumpenseite 10 vorbei und wird an die Umgebungsluft 17 abgeführt.
  • Unabhängig vom Betriebszustand strömt die Luft über eine Düse 24 im vorderen Bereich des Helms 7 aus dem ersten Kanal 13 in den Bereich nahe der Visierinnenseite 20. Die Düse 24 kann eingestellt werden und der Luftstrom kann somit bevorzugt auf das Visier 19 oder die Brille 23 oder den Bereich des Gesichts gelenkt werden.
  • Eine Steuerungseinrichtung 25 kann das Klimatisierungsmodul 4 in dem ersten Betriebszustand, dem zweiten Betriebszustand oder dem dritten Betriebszustand betreiben oder das Klimatisierungsmodul 4 in einen ausgeschalteten Zustand oder einen Standby-Zustand versetzen. Ferner kann über die Steuerungseinrichtung 25 die Leistung des ersten Lüfters 12 und/oder des zweiten Lüfters 14 und/oder des thermoelektrischen Moduls 11 eingestellt werden
  • Das Klimatisierungsmodul 4 besitzt eine externe Stromversorgung 26 die außerhalb des Gehäuses 5 des Klimatisierungsmoduls 4 angeordnet ist.
  • Durch zusätzliche Lüftungsschlitze 27 wird der Helm 1 bei ausreichend schneller Fahrt passiv belüftet.
  • Das Klimatisierungsmodul 4 ist hier mittels mehrerer Kunststoffschrauben 28 lösbar am Helm 1 befestigt. Die Kunststoffschrauben 28 sind so ausgelegt, dass sie bei einer vorbestimmten Krafteinwirkung brechen und somit sichergestellt ist, dass bei einem Unfall die Kunststoffschrauben 28 brechen und sich somit die Verbindung zwischen Klimatisierungsmodul 4 und Helm 1 löst.
  • Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Helms 1 mit Klimatisierungsmodul 4. Das Klimatisierungsmodul 4 ist in einem Gehäuse 5 angeordnet, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Gehäuse 5 das Klimatisierungsmodul 4 nicht vollständig umschließt, sondern das Klimatisierungsmodul auf einer Seite direkt am Helm 1 anliegt. Umgebungsluft 17 kann durch den ersten Lüfter 12 angesaugt werden und über zwei erste Kanäle 13 in den Helm einströmen. Hierbei kann die Umgebungsluft 17 im Klimatisierungsmodul über eine Wärmepumpeneinrichtung 8 klimatisiert werden oder nur bewegt werden. Der zweite Lüfter 14 kann Luft aus dem Helm 1 absaugen. Die Luftführung im Helm ist hier nicht dargestellt.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Helm
    2
    Klimatisierungsvorrichtung
    3
    hinterer Bereich des Helms
    4
    Klimatisierungsmodul
    5
    Gehäuse
    6
    Luftführungseinheit
    7
    vorderer Bereich des Helms
    8
    Wärmepumpenanordnung
    9
    erste Wärmepumpenseite
    10
    zweite Wärmepumpenseite
    11
    thermoelektrisches Modul
    12
    erster Lüfter
    13
    erster Kanal
    14
    zweiter Lüfter
    15
    zweiter Kanal
    16
    Filter
    17
    Umgebungsluft
    18
    Lüftungsöffnung
    19
    Visier
    20
    Visierinnenseite
    21
    erster Wärmeübertrager
    22
    zweiter Wärmeübertrager
    23
    Brille
    24
    Düse
    25
    Steuerungseinrichtung
    26
    Stromversorgung
    27
    Lüftungsschlitze
    28
    Kunststoffschraube

Claims (18)

  1. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1), insbesondere einen Motorradhelm mit wenigstens einem Klimatisierungsmodul (4) und einer Luftführungseinheit (6), wobei
    - das wenigstens eine Klimatisierungsmodul (4) vorzugsweise außerhalb des Helms (1) angeordnet ist,
    - das wenigstens eine Klimatisierungsmodul (4) zumindest einen ersten Lüfter (12) aufweist,
    - die Luftführungseinheit (6) zumindest einen ersten Kanal (13) aufweist, der das Klimatisierungsmodul (4) luftleitend mit einem vorderen Bereich (7) des Helms (1) verbindet,
    - das Klimatisierungsmodul (4) über eine lösbare Verbindung am Helm (1) befestigt ist, wobei sich die lösbare Verbindung in Abhängigkeit von einer Krafteinwirkung auf den Helm (1) löst, wobei die Krafteinwirkung einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet.
  2. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Klimatisierungsmodul (4) ein Gehäuse (5) umfasst und/oder
    - dass das Klimatisierungsmodul (4) im hinteren Bereich (3) des Helms (1) angeordnet ist.
  3. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Verbindung einen oder mehrere Clips und/oder eine oder mehrere Steckverbindungen und/oder eine oder mehrere Kunststoffschrauben aufweist, die derart beschaffen sind, dass sie bei einer vorbestimmten Krafteinwirkung brechen.
  4. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimatisierungsmodul (4) sich bei einem Aufprall vom Helm (1) löst.
  5. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das wenigstens eine Klimatisierungsmodul (4) eine Wärmepumpenanordnung (8) mit einer ersten Wärmepumpenseite (9) und einer zweiten Wärmepumpenseite (10) aufweist, und
    - dass die Wärmepumpenanordnung (8) geeignet ist, Wärme von der ersten Wärmepumpenseite (9) zur zweiten Wärmepumpenseite (10) und/oder von der zweiten Wärmepumpenseite (10) zur ersten Wärmepumpenseite (9) zu pumpen.
  6. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wärmepumpenanordnung (8) ein thermoelektrisches Modul (11) insbesondere ein Peltierelement ist.
  7. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Wärmepumpenanordnung (8) einen ersten Wärmeübertrager (21), der an der ersten Wärmepumpenseite (9) angeordnet ist, aufweist und/oder
    - dass die Wärmepumpenanordnung (8) einen zweiten Wärmeübertrager (22) der an der zweiten Wärmepumpenseite (10) angeordnet ist aufweist.
  8. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der zumindest eine erste Lüfter (12) an der ersten Wärmepumpenseite (9) angeordnet ist,
    - das wenigstens eine Klimatisierungsmodul (4) einen zweiten Lüfter (14) aufweist, der an der zweiten Wärmepumpenseite (10) angeordnet ist,
    - die Luftführungseinheit (6) zumindest einen zweiten Kanal (15) aufweist, der die zweite Wärmepumpenseite (10) luftleitend mit dem vorderen Bereich (7) des Helms (1) verbindet,
    - der erste Lüfter (12) und/oder der zweite Lüfter (14) luftleitend mit der Umgebungsluft (17) verbunden sind,
    - der erste Lüfter (12) im Betrieb Luft an der ersten Wärmepumpenseite (9) vorbeiführt und in den ersten Kanal (13) einführt,
    - der zweite Lüfter (14) im Betrieb Luft aus dem zweiten Kanal (15) herausführt und an der zweiten Wärmepumpenseite (10) vorbeiführt.
  9. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Wärmepumpenanordnung (8) in einem ersten Betriebszustand die an der ersten Wärmepumpenseite (9) vorbeiströmende Luft kühlt und die an der zweiten Wärmepumpenseite (10) vorbeiströmende Luft erwärmt und/oder
    - dass die Wärmepumpenanordnung (8) in einem zweiten Betriebszustand die an der ersten Wärmepumpenseite (9) vorbeiströmende Luft erwärmt und die an der zweiten Wärmepumpenseite (10) vorbeiströmende Luft kühlt und /oder
    - dass die Wärmepumpenanordnung (8) in einem dritten Betriebszustand deaktiviert ist und somit weder die an der ersten Wärmepumpenseite (9) vorbeiströmende Luft erwärmt oder kühlt noch die an der zweiten Wärmepumpenseite (10) vorbeiströmende Luft erwärmt oder kühlt.
  10. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Helm (1) ein Visier (19) mit einer Visierinnenseite (20) aufweist
    - dass der erste Kanal (13) luftleitend über zumindest eine Düse (24) mit der Visierinnenseite (20) verbunden ist und
    - dass der zweite Kanal (15) luftleitend mit der Visierinnenseite (20) verbunden ist.
  11. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Düse (24) derart einstellbar ist, dass eine Belüftung des Gesichts, einer Brille (23) und/oder der Visierinnenseite (20) erreicht wird.
  12. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Klimatisierungsmodul (4) mit einer Steuerungseinrichtung (25) und/oder einer Stromversorgung (26) verbunden ist.
  13. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Steuerungseinrichtung (25) das Klimatisierungsmodul (4) im ersten Betriebszustand und/oder dem zweiten Betriebszustand und/oder dem dritten Betriebszustand betreiben kann und/oder
    - dass die Steuerungseinrichtung (25) das Klimatisierungsmodul (4) in einen ausgeschalteten oder Standby-Zustand versetzen kann und/oder
    - dass die Steuerungseinrichtung (25) die Leistung des ersten Lüfters (12) und/oder des zweiten Lüfters (14) und/oder der Wärmepumpenanordnung (8) einstellen kann.
  14. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der erste Lüfter (12) bevorzugt über einen Filter (16) Umgebungsluft (17) ansaugt und
    - dass der zweite Lüfter (14) über zumindest eine Lüftungsöffnung (18) Luft aus dem Helm (1) absaugt, diese an der zweiten Wärmepumpenseite (10) vorbeiführt und in die Umgebungsluft (17) ableitet.
  15. Klimatisierungsvorrichtung (2) für einen Helm (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der erste Kanal (13) zu seiner Außenseite hin thermisch isoliert ist und/oder
    - dass der zweite Kanal (15) einen thermischen Austausch mit dem Helminnenraum ermöglicht.
  16. Helm (1) mit einer Klimatisierungsvorrichtung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Helminnenschale (11), dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Helminnenschale (11) Aussparungen aufweist, die geeignet sind, zumindest den ersten Kanal (13) und/oder zumindest den zweiten Kanal (15) aufzunehmen, und/öder
    - dass zumindest der erste Kanal (13) und/oder zumindest der zweite Kanal (15) in der Helminnenschale (11) eingebettet sind, und/oder
    - dass der erste Kanal (13) und/oder der zweite Kanal (15) als Schläuche realisiert sind.
  17. Helm (1) nach Anspruch 16 mit mehreren Lüftungsschlitzen (27) zur passiven Belüftung des Helms (1).
  18. Verfahren zum Betreiben einer Klimatisierungsvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.
EP21000364.6A 2021-12-21 2021-12-21 Klimatisierungsvorrichtung fuer einen helm Withdrawn EP4201244A1 (de)

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EP21000364.6A EP4201244A1 (de) 2021-12-21 2021-12-21 Klimatisierungsvorrichtung fuer einen helm
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000234213A (ja) * 1999-02-10 2000-08-29 Suzuki Motor Corp ヘルメット用空調装置
US6954944B2 (en) 2003-06-23 2005-10-18 Steve Feher Air conditioned helmet apparatus
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